改進(jìn)的非線性灰色馬爾科夫模型在膨脹土隧道中的應(yīng)用.pdf

1、在隧道工程施工過程中，隧道工程的施工安全和投入使用后的質(zhì)量性能與圍巖變形的穩(wěn)定息息相關(guān)，圍巖的失穩(wěn)是眾多的隧道工程事故中一個(gè)重要的問題方面，因此，這個(gè)重要的工程安全性問題使得當(dāng)今的隧道工程的研究學(xué)者和工程建設(shè)單位對(duì)隧道圍巖的變形監(jiān)測(cè)愈加重視。圍巖變形預(yù)測(cè)的一般方法包括以下幾種：經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法、安全系數(shù)法以及數(shù)值分析法等。上述幾種預(yù)測(cè)方法均在工程建設(shè)中廣泛采用，采用數(shù)值分析的方法進(jìn)行圍巖變形分析預(yù)測(cè)的應(yīng)用比較較大。隧道圍巖的變形所具有的重要特

2、性就是復(fù)雜性和不可預(yù)見性，數(shù)值分析法僅為實(shí)際工程提供理論參考。目前，隧道工程領(lǐng)域的專家學(xué)者將研究方向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方法對(duì)圍巖變形的研究，其重要的研究方向就是灰色理論等數(shù)理分析方法。本文結(jié)合灰色理論針對(duì)隧道圍巖的變形進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹和論述。
　　本文課題來源于國(guó)家自然科學(xué)基金所資助項(xiàng)目：“炎熱多雨環(huán)境下膨脹圍巖隧道施工時(shí)的力學(xué)性態(tài)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：51368014），以廣西南寧地區(qū)膨脹土為原材料建立實(shí)體隧道模型，通過模擬極端降雨氣候條件，監(jiān)測(cè)

3、隧道圍巖變形數(shù)據(jù)，采用經(jīng)典灰色理論和改進(jìn)的馬爾科夫模型對(duì)膨脹圍巖變形進(jìn)行后期數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)分析，根據(jù)不同天數(shù)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，采用兩種模型方法分別對(duì)隧道圍巖的后期變形進(jìn)行分析，對(duì)比預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，選取圍巖穩(wěn)定的天數(shù)，繪制圍巖變形量預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值的對(duì)比圖，確定圍巖最終的穩(wěn)定時(shí)間。結(jié)合對(duì)圍巖變形量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析和討論經(jīng)典灰色理論預(yù)測(cè)模型和改進(jìn)的非線性馬爾科夫模型的優(yōu)缺點(diǎn)，分別對(duì)這兩種預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了詳細(xì)闡述。GM(1，1)模型在灰色預(yù)測(cè)理論中是重要

4、的預(yù)測(cè)模型，具有簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)少量數(shù)據(jù)構(gòu)建模型，但是所構(gòu)建模型用于預(yù)測(cè)具有波動(dòng)性的數(shù)據(jù)時(shí)，預(yù)測(cè)結(jié)果相比實(shí)際值，會(huì)有一定的偏差，預(yù)測(cè)值會(huì)隨著時(shí)間的變化而產(chǎn)生一定的誤差。改進(jìn)的非線性馬爾科夫模型對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理，優(yōu)化模型中的背景值并引入馬爾科夫鏈模型對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正。改進(jìn)后的預(yù)測(cè)模型不僅從樣本中挖掘數(shù)據(jù)的變化規(guī)律優(yōu)化原始數(shù)據(jù)，而且采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣分析數(shù)據(jù)的走勢(shì)，擴(kuò)寬了灰色理論在隧道工程中的應(yīng)用范圍，有效地提高了